长期施肥下稻田土壤结构变化及其对养分供应的影响

集约化水稻生产条件下土壤肥力的保持与提高是现代农业可持续发展的基础。已有研究结果表明长期施肥对红壤性水稻土紧实性土壤团块、水稳性团聚体组成存在显著影响，但其形成机理和对土壤养分保持与供应的影响尚需进一步探索。本研究拟采用田间试验、盆栽试验结合室内分析的方法对长期施肥条件下稻田土壤团块含量变化及养分供应规律进行深入探究，旨在：1) 揭示红壤性水稻土紧实性土壤团块产生的原因及其主要过程； 2)评价长期施肥下稻田土壤结构变化对土壤养分固定与释放的影响。最终研究结果将为理解土壤肥力形成的物理过程，优化稻田肥料管理模式提供科学依据。

项目以1981年建立的红壤性水稻土长期肥料定位试验为依托，研究长期施肥对第四纪红黏土发育的红壤性水稻土土壤结构变化机制及其对养分保持和释放的影响。按照前期计划，项目第一年主要完成了基本土壤理化性质分析、紧实土壤团块形态特征观察及其组分测定、土壤粘土矿物种类及其含量、土壤团块胶结机制方面工作；项目第二年主要完成土壤结构田间动态监测以及紧实土壤团块产生对土壤养分转化和水稻产量的影响；项目第三年主要完成了相关模拟试验以及对项目三年来的主要研究结果进行分析和总结。所取得的主要成果有：1）揭示了红壤性水稻土紧实土壤团块主要是由于土壤“分散过程”间接促生，而非“聚合过程”直接产生，长期施肥对土壤结构的影响主要通过影响土壤有机碳的返还量实现；2）明确了不同施肥处理对土壤孔隙、透气性、团聚体水稳定性以及土壤有机碳变化与微生物生物量及活性的影响；3）初步厘清了长期施肥下土壤结构变化与土壤养分供应及水稻产量的潜在关系。以上研究成果为阐明长期施肥导致水稻土结构变化对保持和提高土壤肥力的影响，为优化稻田施肥制度提供科学依据。此外，由于本研究涉及大量基础土壤性质的测定，在测定过程中还对土壤透气速率的测定方法以及土壤团聚体的分层剥离方法进行了改进或是革新，相关成果对丰富土壤物理研究方法，提高相关指标测定精度具有一定现实意义。到目前为止本项目共计发表学术论文4篇，其中SCI检索外文论文1篇，中文研究性论文3篇；申请国家专利2项，其中已授权实用新型专利1项（土壤透气速率测定仪），发明专利1项进入实物审查阶段（滚筒式土壤团聚体分层剥离装置）。